Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Předběžné poznatky o zemětřesení v jihovýchodní Asii J. Zahradník

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Předběžné poznatky o zemětřesení v jihovýchodní Asii J. Zahradník"— Transkript prezentace:

1 Předběžné poznatky o zemětřesení v jihovýchodní Asii J. Zahradník

2 Proč tato přednáška ? porozumět záplavě seismologických informací na Internetu pochopit taje a kouzla seismologie a její vazby na jiné fyz. a matem. obory

3 Část 1 Ohlédnutí do minulosti: zemětřesení a sopečná činnost jako velké přírodní katastrofy

4 Messina (Itálie), zemětřesení M7 a tsunami, 70 tis. obětí archív J. Kozáka

5 Magnitudo Es... energie seismických vln Dříve se M odhadovalo z amplitud seis. vln pomocí empirických poznatků o jejich závislosti na epic. vzdálenosti. Richterovo mag., později Ms a mnoho dalších. Problémy. Zde používáme MOMENTOVÉ MAGNITUDO.

6 Magnitudo Es... energie seismických vln, Mo... seismický moment ... plocha zlomu, [u]... nespojitost posunutí na 

7 Používáme momentové magnitudo M či Mw (čili ani Richterovu stupnici ani mag. z povrch. vln Ms) Stupnice Ms špatně rozlišuje velká z. („nasycení škály“). Např. Kalifornie 1906 i Chile 1960: Ms8.3 třebaže jejich Mw jsou různá (8.0 a 9.5).

8 Sumatra (M9) uvolnila 1000x více energie než Messina (M7)

9 Jednalo se o jev ojedinělé velikosti

10 M9 zhruba jednou za 10 let Gutenberg-Richter: log N = a - b M, velmi hrubě 8 - M

11 Fraktální chování zlomů log N = a - b M N ~ R -D log N ~ -D log R ~ -D/2 M

12 eq. victims ale také sopečné výbuchy a následné tsunam 1500 před n.l. (?) Santorini 1883 Krakatau obětí ?? 1872 (?) Bengál. záliv obětí

13 Bylo někdy více obětí zemětřesení ?

14 (pokračování) Z. Kukal: 1872 Bengál. záliv obětí není potvrzeno že šlo o tsunami

15 Oběti některých sopek: Between 1972 and 1991 alone, 29 volcanic eruptions mostly on Java. In 1815 a volcano at Gunung Tambora claimed 92,000 lives and created "the year without a summer" in various parts of the world. In 1883 Krakatau in the Sunda Strait, between Java and Sumatra, erupted and some 36,000 West Javans died from tsunami. The sound of the explosion was reported as far away as Turkey and Japan před n.l. Santorini (Egejské moře), zánik Atlantidy ? nejen ničivé účinky, ale též vliv na ovzduší

16 Část 2 Zemětřesení a litosférické desky

17 Aktivita mapuje litosférické desky

18 Sumatra - jeden z běžných typů deskových rozhraní: subdukce Lze to jednoduše dokázat ?

19 Rychlost subdukce je měřitelná 6 cm/rok významná „okrajová podm.“ pro modely desek a zlomu

20 Numerické modelování subdukce a jejího vztahu ke konvekci v zemském plášti Geodyn. skupina katedry geofyziky Vás zve na samostatnou přednášku !

21 hloubka z. směrem pod Sumatru roste

22 v 00:59 svět. času, t.j. 06:59 místního času lokace světovou sítí stanic během cca 15 minut (doba běhu seis. vln) hypocentrum (NEIC) a centroid (HRV)

23 Lokace Úloha nalezení polohy ohniska a času vzniku z. z časů příchodu jednotlivých druhů prostorových P a S vln. Neřeší se přímo žádná pohyb. rovnice. Jde o minimalizaci rozdílu mezi pozorovanými a teor. časy šíření, časy jsou dány explicitním funkčním předpisem (pro daný model prostředí numericky). Nelineární úloha.

24 a 12 dní dotřesů...

25 animace dotřesové sekvence ukazuje rozsah zlomové plochy hlavního otřesu (a největšího dotřesu M7 po cca 3 hodinách)

26 o geometrii zlomové plochy vypovídají i seismické vlny „mechanizmus ohniska“

27 o geometrii zlomové plochy vypovídají i seismické vlny „mechanizmus ohniska“ „momentový tenzor“ = typická aktuální témata dizertací u nás

28 zde Podrobnosti o velikosti a mechanizmu

29 Problémy plynoucí z anomální velikosti tohoto z. První rutinní odhady podcenily velikost (M ~8) I když bylo magnitudo opraveno (M=9), nebylo krátce po z. jasné, jak velká je zlomová plocha a trhliny na ní empirické vztahy: plocha zlomu ~ km 2 skluz ~ 10 m ale platí empir. vztahy pro M9 ?

30 Sumatra M9.0 Northridge M6.7

31

32 Část 3

33 Subdukce, zaklesnutí, zemětřesení a tsunami na moři např. vln. délka 200 km rychlost 800 km/hod perioda 15 min

34 Tsunami - hydrodynamický popis Zachování hmoty a hybnosti Nestlačitelná ideální kapalina Rov. kontinuity a hydrodyn. Eulerova rov. Eulerův popis, totální derivace (advekce) Síly: gravitační a Coriolisova, tření na dně Nelin. rovnice pro tzv. gravitační vlny Hydrodynamics (Sir H. Lamb, 1873)

35 Dlouhovlnná aproximace >>d, d je hloubka Pokud navíc aprox. malých amplitud a<

36 Jednoduchý model posunutí dna (= vstup pro model tsunami) modře = trvalý pokles

37 Jeden z mnoha výpočetních modelů tsunami animace povšimněme si časového údaje

38 jiné modely dávají jiné výsledky zpomalení v mělkém moři

39

40 Pacific Center (V. Titov)

41 Kde končí odpovědnost ?

42 Nestačilo by rozšířit hranice odpovědnosti ?

43

44

45

46

47 Mohly by být existující seismické stanice základem lepšího varovného systému ?

48 Část 4 Podrobnější modely zlomového procesu

49 u... elast. posunutí (seis. vlna)  zlomová plocha [u]... nespojitost posunutí (trhlina) na   Greenův tenzor Tzv. obrácená úloha „od vln zpět ke zlomu“

50

51 Od seismogramů k rozložení trhlin na zlomové ploše

52 Yagi modeluje jen jižní část zlomu (M8.4) červeně = „pomalé z.“ ??

53 Přerušovaný proces, vícenásobné z. Jev 2 „spuštěn“ jevem 1? 1 2

54 a jiný model (CALTECH)... největší skluz (asperita) poblíž místa kde zlom mění azimut

55

56

57

58

59

60

61 Zlom jako fraktál, dimenze D=2 J. Burjánek

62 Život zlomu napětí roste a vzniká asperita F. Gallovič „mladý“ „starý“

63 Tento model dává max. skluz 20m (barva) a rychlost šíření trhliny ~ 2 km/sec (izočáry) umělé zhlazení (num. stabilizace)

64 Výsledné vert. a horiz. trvalé posunutí povrchu (resp. dna)

65 ... a ještě další model...

66 Srovnání:

67 Modely zlomu doznají další změny. Jsou naprosto zásadní pro pochopení a pro simulace podobných budoucích jevů. Jeden typ snadno dostupných údajů bude hrát velkou roli: pokles pevniny který můžeme mapovat ze snímků trvale zatopeného území !

68 before and after

69 Zajímavost 1 záznam na seismické stanici MFF v Praze na Karlově (stanice PRA)

70 Širokopásmový přístroj CMG 3-T

71 LQ rychlost 1 mm/s, perioda 60 sec... posunutí ~ 1 cm

72 LQ rychlost 1 mm/s, perioda 60 sec... posunutí ~ 1 cm !! deformace možná až 10 -7, možný vliv na spodní vody ?

73 Delší a filtrovaný: sec plášťové vlny ?

74

75 Proč nás zajímá záznam v Praze ? Výjimečně silný „signál“ ! Spolu s dalšími záznamy může přispět i k modelování kůry a pláště v Evropě. O. Novotný

76 Zajímavost 2 Naše účast v mezin. projektu o podobných problémech ve Středomoří

77 3HAZ-CORINTH EC projekt (koord. P. Bernard) zemětřesení, sesuvy a tsunami 300 před n.l. (?) zmizení Eliki

78 Část 5 Je možno předpovědět místo a velikost budoucího z. ?

79 Dlouhodobá příprava z. ? Historická z. M8 a větší (M9 r. 1833) současné katalogy (po r. 1970) kladou do mezery jen 1 z. M7

80 Kompletní harvardský katalog (po 1976 ?) pro M > 7 vyhledávání bylo provedeno pro celou zobrazenou oblast

81

82 Krátkodobá příprava zemětřesení aneb „Ze život zlomů“ Zemětřesení, odstranění zaklesnutí, vznik trhlin, „abraze“. Pokračuje tektonický pohyb desek, zaklesnutí se opět zvětšuje, „adheze“. Přitom se mění parametry zlomu (roste „drsnost“ a „korelační délka“, prostorové spektrum nehomogenit se obohacuje o krátkovlnné složky. Změna fraktální dimenze.

83 N ~ R -D log N ~ -D log R ~ -D/3 log Mo ~ -D/2 M Mo ~ R 3 (neboť Mo ~ [u]  ~ [u]R 2 a [u]~R) M ~ 2/3 log Mo log N = a - b M

84 S rostoucím zaklesnutím hodnota D klesá (volný skluz: D , zaklesnutí D = 1). Protože log N=a - b M, např. b=D/2, možnost detekce stavu zlomu (D) pomocí b. b=b(x,y,z,t).... mapování „asperit“ jako účinný nástroj nepřímého studia zlomu

85 Časová změna b bývá provázena nárůstem počtu předtřesů (ASR) a jinými efekty (LURR). Tyto makroskopické vlastnosti lze teor. zdůvodnit numerickými simulacemi v rámci částicových modelů zlomového systému. Tak se vyjasňuje model reologie zlomu (stále otevřený problém!).

86 Z režimu D=D(t), s výše zmíněnými možnosti predikce, se může zlom přepnout do režimu D=const. D=const je klasický G-R zákon a lineární Benioffův zákon, bez možnosti predikce. Čili: na stejném zlomu může být letos krátkodobá predikce úspěšná a za 10 let zcela selhat...

87 V režimu D=D(t), s přibližováním ke „katastrofě“, roste nestabilita. Slabý vnější napěťový efekt může „spustit z.“

88 Odhad míst zvýšené pravděpodobnosti z. ovlivněných předchozím zemětřesením Jak otřes A “spouští” otřes B, jak to vypočítat a využít pro varování naše účast v EC projektu PRESAP

89 Afghanistan, 2002

90 Egejské moře, ostrov Skyros mag. 6.5 Dotřesy v oblastech detekovaných jako náchylné ke smykovému porušení V. Karakostas

91 epicenter = the co-ordinate origin PGA map Step 1: Strong-motion scenario is pre-computed for a given Mw, and a given nucleation point grid of “stations” a ‘known’crustal structure 3 basic fault types (SS, N, R)

92 the new epicenter Coulomb red sectors and geol. faults a target city the rotated PGA map Step 2: The pre-computed ground motion is assigned to a selected faults their previous “history” should be considered

93 Část 6 I když není předpověď místa a času z. dobrá, můžeme numericky simulovat účinky zemětřesení a tak přispívat k antiseismickému stavitelství.

94 Peru, 1970 Huascaran sesuv, lavina

95

96 Simulace vysvětluje místa ničivých účinků Snaha simulovat v „reálném čase“. Systémy rychlé pomoci, příp. i varování

97 Atény - test modelu syntetické a reálné záznamy

98 Předpověďsilných pohybů ¨v reálném čase” (J.Burjánek)

99 F.G. Athens slip models with asperity U/u = 3 Slip contrast U/u = 2 F. Gallovič

100

101 F.G. New method how to measure fit between one real record and a suite of synthetics ( a paper) Athens - validation (F. Gallovič)

102 Úloha poněkud snazší než predikce z. ale neznalost detailů zlomu vyžaduje kombinovat deterministické a stochastické přístupy, „seis. scénáře“ ! souvislost s životem zlomu

103 Závěr Nutnost prohloubení teor. modelů zlomů (reologie, šíření trhlin) Naděje pro predikci z. i pro simulaci silných pohybů při budoucích z. Problém není řešitelný bez úzké vazby na modelování dynamiky Země, např. pohyby a deformace litosferických desek. Související disciplíny: družicová měření.

104

105 eq statistics

106

107

108

109

110


Stáhnout ppt "Předběžné poznatky o zemětřesení v jihovýchodní Asii J. Zahradník"

Podobné prezentace


Reklamy Google